Гидравлический фильтр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 967 А 1 119) 35 14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нститут(54) ГИД (5) Изо скому об зовано системах ного наз 7 Я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Башта Т.М, Маравлика. - М.: Маши РАВЛИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР бретение относится к гидравличеорудованию и может быть испольв гидравлических и топливных энергетических установок различначения. Цель - повышение устойчивости к автоколебательным процессам. Гидравлический фильтр состоит из корпуса 1, фильтрующего элемента 2, предохранительного клапана 3, входного и выходного штуцеров 4 и 5. Параллельно выходному каналу 6 корпуса 1 установлена трубка 7, а в выходном канале размещена перегородка 8 с дросселирующим отверстием 9. Клапан 10 с ограничителем максимального хода размещен в байпасном дросселирующему отверстию канале, 12, Суммарное гидравлическое сопротивление дросселирующего отверстия 9 и байпасного ему канала 12 с клапаном 10 равно акустическому волновому сопротивлению выходного штуцера, а модуль инерционного сопротивления трубки превышает его в 2,4-3 раза. 2 ил.1695967 й +(1 -3) Гр ные филь вости циен форм обес В=Ев акусприфицитр =Гр допг ребуемаянная по ф Еь йЪ ическа ется и вшись из (6)ебуемаубки: 6) я индуктивность о формуле тр = длиной трубкитр, с учетом выражея площадь попеамическое (гидрае дросселирую10;индуктивность и- го рубй+).тра. где й - суммарное ди ческое) сопротивлен отверстия 9 и клапантр - акустическаП ри написании формулы (1) предполагалось, что активное гидравлическое сопротивление трубки 7 пренебрежимо мало по сравнению с ее инерционным сопротивлением и сопротивлением дросселирующего отверстия 9.Коэффициент Отражения волн давления от фильтра в выходном штуцере определяется выражениемЕь - Еьх1-ь + -ьх(2) где Ев= р С/Яшт - волновое сопротивление трубопровода на выходе из фильтра (на фиг.1 не показан) с площадью поперечного сечения, равной площади проходного сечения выходного штуцера 5. Подставив в формулу (2) выражение для Евх из (1) и преобразовав, получим Модуль коэффициента отражения нове (3) определяется выражением Рг + (1 + (Р/УЬ)2 (- р У)2г ля т, чтобы не возникали резонанс- явления в выходном трубопроводе тра, способствующие потере устойчисистемы, необходимо, чтобы коэффит отражения (Гр) был минимален. Из улы (4) следует, что указанное условие ечивается при В=Ев. Тогда с учетом иэ (4) можно определить требуемую ическую индуктивность трубки тр минимально допустимом модуле коэфента отраженияГр доп. ПриГр 1 доп = 0,1" 0 дуктивность трубки, опред муле (5), будет-тр= (2,45) Так как акуст трубки определя= ртр/Ятр, то, зада можно определить ния 28= р С/Яшт, тр речного сечения тр Яштт Иа тр= Из (7) следует,трубки, тем меньш поперечного сеченчто, чем меньше длинае требуемая ее площадь я, Однако с уменьшени1695967 ем Ятр увеличивается гидравлическое сопротивление трубки, что является недопустимым, Поэтому в гидравлических фильтрах, например, систем гидроавтоматики авиационных двигателей диаметр трубки должен быть не менее 4 мм,По условию работы фильтра суммарное гидравлическое сопротивление дросселирующего отверстия клапана при изменении режима работы иэделия должно оставаться постоянным и равным Ев. Поэтому параметры клапана подобраны такими, что на малом режиме работы иэделия параллельно трубке подключено только дросселирующее отверстие, а клапан закрыт. При этом площадь сечения дросселирующего отверстия определяется из равенства линеаризованного его сопротивления: 199)- ,дР ц Р АР 10После подстановки в (13) вместо Ядр выражение (11) имеемЗмт 92мС р, (Л Р 9 м)мака (Л Р 9 Р)(14)Из условия открытия клапана на максимальном режиме работы изделия на величину зазора д можно определить требуемуюжесткость пружины20 2 ЛР)2 ммм(8)ОдрВ выражении (8) Одр - объемный расходжидкости через дросселирующее отверстиеопределяется по формуле 25 30 35 40 45 50 55 т мин(10)др10) к выражению 78= ЯАР -АР нивая имеем ПрираР СIЯшт 9, 1 2 ГрС 2 Рт мин Для исключения засорения минимальный диаметр дросселирующего отверстия должен быть не менее 1 мм. В том случае, когда полученная по формуле (11) площадь дросселя Ядр соответствует диаметру менее 1 мм, необходимо применять пакет последовательных дросселей с большим диаметром отверстий.При максимальном режиме работы изделия реализуется максимальный расход рабочей среды через фильтр и соответственно максимальный перепад давления на трубке(ЬРтр)вах Для данного режима должно соблюдаться равенство суммарного сопротивления дросселя и клапана волновому сопротивлению трубопровода на выходе из фильтра. Тогда, предполагая одинаковость коэффициентов расхода дросселирующего отверстия и клапана, аналогично(11) можно записать:99 - )999), )9) оставив (9) в (8), получим 9 11 )9 Ц 1 Л, )99)дР РРС Р Из (12) может быть определена требуемая площадь открытия клапана на максимальном режиме гпр 4(15)Имея в виду, что Якл = ж бед, можно преобразовать формулу (15) к виду(16)Таким образом, если выбрат параметры трубки 7 дросселирующего отверстия 9 и клапана 10 в соответствии с формулами (7), (11), (14) и (15), на гидравлическом фильтре при основных режимах работы изделия реализуется неотражающая нагрузка, при крторой будет наибольший запас устойчивости системы.Гидравлический фильтр работает следующим образом.Возникшие в системе возмущения в виде изменения давления (расхода) распрост- . раняются по трубопроводу на выходе из фильтра и достигают выходного его штуцера, Так как на выходе из фильтра реализована акустическая нагрузка с активным сопротивлением, равным волновому сопротивлению трубопровода, то падающие волны проходят в фильтр без отражения и затухают на дросселирующем отверстии и клапане, Таким образом разрывается акустическая обратная связь в трубопроводе на выходе из фильтра, что исключает резонансные явления в трубопроводе и повышает запас устойчивости системы.При акустическом импедансе (комплексном сопротивлении) со стороны выхода фильтра, равном по модулю волновому сопротивлению выходного трубопровода (штуцера), не возникает отраженных от фильтра волн давления, способствующих развитию повышенных колебаний рабочейсреды в системе. Указанный импеданс реализуется сосредоточенным дросселем в виде отверстия в перегородке в выходном канале фильтра и байпасной инерционной трубкой. Гидравлическое сопротивление отверстия выбирается равным волновому сопротивлению Ев выходного штуцера фильтра, а модуль инерционного сопротивлания трубки 1-тр ва должен превышать Ев в 2,4-3 раза, При инерционном сопротивлении трубки менее 2,4 28, в целях сокращения габаритов фильтра, повышается коэффициент отражения волн от Фильтра выше допустимой нормы (формулу (6) и фиг,2), а при увеличении инерционного сопротивления трубки(более ЗЪ) гидравлическое сопротивление Фильтра (по отношению к постоянному потоку) превышает допустимую величину. Величина относительного поцоянногЬ перепада давления на фильтре Ь Р = Ь Рф /р С "ограничивается величиной Ь Рф =3,7 10, соответствующей ЬРф= Б 10 Па(где р-плотность рабочей среды, С - скорость звука в жидкости). Зависимость Ь Рф= Ф-тр и/Ев) (фиг 2) получают экспериментально при исследовании инерционной трубки диаметром 6 мм.. Установка диафрагмы с отверстием в выходном канале фильтра и байпасной ей трубки с инерционным сопротивлением в пределах (2,4-3,0) 2 принципиально обеспечивает выполнение дополнительной функции фильтра на заданном режиме работы гидравлической системы. Для успешной работы фильтра на всех режимах работы гидравлической системы на диафрагме со стороны выхода установлен клапан с упором максимального хода. Чем выше режим работц систеьщ (больше расход жидкости), тем больше перепад давления на диафрагме, т.е. тем больше будет динамическое сопротивление отверстия в ней. Поддержание постоянного активного сопротивления на выходе из фильтра, равного волновому со противлению выходного штуцера при увеличении режима работы системы, обеспечивается раскрытием подпружинен" ного клапана.Гидравлический фильтр, установлен нцй в системе автоматического регулирования двигателя НКСТ, обеспечивает устойчивость системы при изменении режима работы от малого газа до максимальной мощности ц диапазоне температуры масла 18 от 26 до 110 С,Формула изобретенияГидравлический Фильтр, содержащийкорпус с входным и выходным штуцерами и20 выходным каналом, предохранительныйклапан и фильтрующий элемент, установленный в корпусе с образованием полостифильтрата, сообщенной с выходным штуцером через выходной канал, о т л и ч а ю щ и 25 й с я тем, что, с целью повышения устойчивости к автоколебательным процессам,фильтр снабжен трубкой, байпасно подсоединеннсй к выходному каналу, перегород.кой, устг чоеленной в последнем иЗО выполнении с дросселирующим отверстием, и клапаном с ограничителем максимального хода, размещенным в байпасномдросселирующему отверстию канале, выполненном в корпусе, при этом суммарное35 гидравлическое сопротивление дросселирующего отверстия и.байпасного ему канала с упомянутым клапаном равноакустическому волновому сопротивлениювыходного штуцера, а модуль инерционного.40 сопротивления трубки превышает его в 2,43 раза,1695967 Составитель Т, ВишняковаТехред М.Моргентал Кор М.Максимишинец едакто нько роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 4251 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5